JPH063160Y2

JPH063160Y2 - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH063160Y2
Application number: JP6044287U
Authority: JP
Inventors: 文秀佐藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2002-04-21
Also published as: JPS63166635U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に関す
る。

〔従来の技術〕

いわゆる増圧式の燃料噴射装置は、増圧ピストンの上昇
および下降によって燃料の吸入および噴射を行なうイン
ジェクタと、エンジンに同期して作動し、低圧蓄圧器の
内部圧と高圧蓄圧器の内部圧を上記ピストンに交互に作
用させて該ピストンを上昇および下降させるロータリバ
ルブとを備え、上記低圧蓄圧器の内部圧で噴射量を設定
し、上記高圧蓄圧器の内部圧で噴射圧を設定するように
構成されている。

この燃料噴射装置は、ジャーク式の噴射装置に比して大
きな噴射圧を得ることができ、かつ噴射圧がエンジン回
転数によらずほぼ一定に保持されるという特性をもつ。

〔考案が解決しようとする問題点〕

この増圧式噴射装置を備えたエンジンは、該噴射装置の
噴射圧が高いほど燃料の燃焼性が良好になり、これはエ
ンジンが高負荷状態にある場合のエンジントルクの増大
と燃費の向上および白煙発生量の低下をもたらす。そこ
で従来は、上記噴射圧をできるだけ高く設定するように
しているが、そのためにエンジンが低速低負荷状態およ
び高速低負荷状態にある場合の燃焼圧が高くなり過ぎ
て、同状態下での燃焼音がきわめて大きくなるという不
都合を従来生じていた。

また、低温始動時に白煙が発生するいう不都合もあっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案では、上記問題点を解決するために、エンジンの
回転数を検出する回転数検出手段と、上記エンジンの負
荷の大きさを検出する負荷検出手段と、上記回転数検出
手段と負荷検出手段の各出力に基づいて、エンジンの低
速低負荷状態および高速低負荷状態を検出する状態検出
手段と、該状態検出手段によって上記低速低負荷状態お
よび高速低負荷状態が検出された際に上記高圧蓄圧器の
内部圧を低下させる圧力低下手段とを備えている。

〔作用〕

上記エンジンが低速低負荷または高速低負荷状態にある
場合に、噴射圧を低下させるように上記圧力低下手段が
制御される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案に係る燃料噴射装置の一実施例を示した
ブロック図である。

同図において、高圧ポンプ１は図示されていない燃料タ
ンクの燃料を高圧蓄圧器２に圧送するものであり、図示
されていないエンジンによって駆動される。しかして高
圧蓄圧器２に流入した燃料は、該高圧蓄圧器２において
その圧力変動が低減されたのち、後述するロータリバル
ブ３に供給される。なおポンプ１は、可変容量型のポン
プであり、その斜板１ａが後述する斜板駆動用アクチュ
エータ４０により駆動される。

上記ロータリバルブ３は、上記高圧蓄圧器２より吐出さ
れる高圧（例えば１５０Kg／cm²）の燃料を上記エンジ
ンの各気筒に対応したインジェクタ４に分配供給する作
用をなすものであり、ハウジング５内に筒状のロータリ
スリーブ６を回動自在に嵌合させるとともに、該スリー
ブ６内にロータリシャフト７を回動自在に嵌合させた構
成をもつ。なお、同図は説明を容易にするため単気筒エ
ンジンに適応するロータリバルブの構成を示している。

上記ハウジング５にはポート８，９および１０が、また
上記ロータリスリーブ６には上記各ポートに対応するポ
ート１１，１２および１３が各々設けてあり、ポート８
は前記高圧蓄圧器２に、ポート９はインジェクタ４に、
さらにポート１０は低圧蓄圧器１４に各々連結されてい
る。

上記ロータリシャフト７は、前記エンジンのカム軸（図
示せず）に同期して所定方向たとえば時計方向に回動さ
れ、その外周部所定位置にはその周方向に沿う切欠部１
５および１６が各々形成されている。

なお、上記ロータリスリーブ６を回動させて上記ポート
１１，１２および１３を移動させれば、インジェクタ４
の噴射時期が変化される。

上記ハウジング５のポート１０に連結された低圧蓄圧器
１４は、可変絞り１７を介して図示していないドレンタ
ンクに連結されている。そして上記絞り１７は、コント
ローラ１８の出力信号により駆動されるモータ１９によ
ってその開度が調整される。

インジェクタ４は、増圧ピストン２１と、ピストンプラ
ンジャ２２と、該プランジャを介して上記ピストン２１
を常時シリンダ室２３側に付勢させるリターンスプリン
グ２４と、上記ピストンプランジャ２２の下端面２５の
位置によってその内容積が変化されるチャンバ２６と、
上記シリンダ室２３と該チャンバ２６間を逆止弁２７お
よび２８を介して連通させる通路３４と、上記チャンバ
２６内の燃料を噴射するノズル２９とを備えている。な
お、上記増圧ピストン２１の増圧比は、該ピストンの面
積と上記ピストンプランジャ２２の端面２５の面積との
比で決定される。

いま、上記ロータリバルブ３のロータリシャフト７が第
１図に示した回動位置にあるとすると、高圧蓄圧器２よ
り吐出された高圧の燃料は、前記ポート８，１１→切欠
部１５→ポート１２，９を通して前記インジェクタ４の
シリンダ室２３に流入するので、上記増圧ピストン２１
が前記リターンスプリング２４に抗して押下げられる。
したがって前記ピストンプランジャ２２がその下端面２
５でチャンバ２６内の燃料および該チャンバと前記ノズ
ル２９間を結ぶ通路３０内の燃料を押圧し、その結果、
該ノズル２９に設けられた針弁３１が上方に付勢されて
該ノズル先端より燃料が噴射される。このとき、燃料の
噴射圧は上記高圧蓄圧器２の内部圧によって決定され
る。

上記ピストン２１がストロークエンドまで下降される
と、上記プランジャ２２の下端面２５より下部側方に至
る通路３２を介してチャンバ２６とドレン通路３３とが
連通される。したがって上記チャンバ２６および通路３
０内の圧力が急激に低下し、これによって上記針弁３１
がバネ力で押し下げられてノズル２９が閉塞される。す
なわちこの時点で噴射が停止される。なお、上記通路３
２を設けていない場合には、上記通路３０内の圧力が過
渡的に下降することになるので、噴射後における燃料の
後だれや針弁３１のハンチングによる２次噴射を生じる
虞れがある。

上記噴射が終了して、前記ロータリシャフト７が第２図
に示す位置まで回転されると、上記高圧蓄圧器２とイン
ジェクタ４間がロータリシャフト７で遮断されるととも
に、上記ロータリバルブ３を介してインジェクタ４のシ
リンダ室２３と前記低圧蓄圧器１４間が連通されるの
で、上記シリンダ室２３内の圧力、つまりピストン２１
の背圧が低下する。これによって前記リターンスプリン
グ２４によって上記ピストン２１およびピストンプラン
ジャ２４が上動し、これに伴なってチャンバ２６内の圧
力も低下する。この結果、前記チェック弁２７および２
８が開弁し、これらの弁および通路３４を介して上記ピ
ストンプランジャ２２の上動分だけチャンバ２６内に燃
料が供給される。

上記ピストン２１およびピストンプランジャ２２は、上
記低圧蓄圧器１４の内部圧Ｐ_２に対応した速度で上動
し、上記ロータリバルブ３のロータリシャフト７が再び
第１図に示した位置まで回動した時点で下降を開始す
る。したがって上記ピストンプランジャ２２がストロー
クエンドより上動する距離、つまり該プランジャ２２が
次のサイクルで下降するさいにおける燃料の噴射量は、
上記低圧蓄圧器１４の内部圧Ｐ_２つまり上記ピストン２
１の背圧によって決定される。つまりたとえば、上記絞
り１７の開度を大きくして上記内部圧Ｐ_２を低下させれ
ば、上記ピストンプランジャ２２の上昇速度が大きくな
るのでその上昇ストロークも大きくなり、したがって燃
料の噴射量が増加する。

上記するように、この種の噴射装置では、燃料の噴射圧
が高圧蓄圧器２の内部圧Ｐ_１で、また燃料の噴射量が低
圧蓄圧器１４の内部圧Ｐ_２で決定される。

ここで、コントローラ１８によって行なわれる低圧蓄圧
器１４の内部圧Ｐ_２の制御について簡単に説明する。コ
ントローラ１８はエンジンの目標回転数を示すアクセル
センサ３５の出力信号と、エンジンの実際の回転数を示
すエンジン回転数センサ３６の出力信号の偏差をとり、
この偏差に対応した信号を前記モータ１９に加えてこの
偏差がなくなるように該モータ１９を駆動する。このモ
ータ１９で作動される前記絞り弁１７は、上記蓄圧器１
４の内部圧Ｐ_２を変化させるので、結局、上記モータ１
９の制御はエンジンが目標回転数となるように噴射量を
制御することを意味している。そして、上記噴射量はエ
ンジンの負荷トルクが大きい程増大されるので、結局、
上記内部圧Ｐ_２はエンジン２に作用する負荷の大きさを
示すことになる。

なお、上記内部圧Ｐ_２の制御は、エンジントルクを負荷
トルクに見合った大きさに制御すること、つまりガバナ
制御を意味し、この制御の詳細については本出願人に係
る特願昭５７−６８４６９号に開示されている。

つぎに、本発明の要部である上記高圧蓄圧器２の内部圧
Ｐ_１の制御について第３図を参照しながら説明する。

コントローラ１８では、まずエンジン回転検出器６の出
力に基づいてエンジン回転数Ｎが検出され（ステップ１
０１）、次にエンジンの負荷トルクが検出される（ステ
ップ１０２）。前記したように低圧蓄圧器１４の内部圧
Ｐ_２を制御している状態においては、該内部圧Ｐ_２がエ
ンジンの負荷トルクを示すことになるので、この実施例
では圧力センサ３７の出力に基づいて負荷トルクを検出
している。

次にコントローラ１８では、上記エンジンが第５図に斜
線域Ａで示す低速低負荷状態で作動しているか否か、あ
るいは斜線域Ｂで示す高速低負荷状態で作動しているか
否かが判断される。すなわち、上記エンジン回転数検出
器３６の出力に基づいて、エンジン回転数Ｎが低速域を
判別するしきい値Ｎ_Ｌ以下であるか、あるいは高速域を
判別するしきい値Ｎ_Ｈ以上であるかが判断され（ステッ
プ１０３）、その判断結果がＹＥＳの場合には上記エン
ジンの負荷トルクＴが低負荷域を判断するしきい値Ｔ_０
以下であるか否かが判断される（ステップ１０４）。

ステップ１０３，１０４の判断結果が共にＹＥＳの場
合、すなわちエンジンが第４図に斜線で示す低速低負荷
あるいは高速低負荷状態にあるときは、高圧蓄圧器２の
目標内部圧ＰｒとしてＰ_Ｌ（低圧）が設定され（ステッ
プ１０５）、一方、ステップ１０３，１０４の判断結果
のいずれかがＮＯの場合には、高圧蓄圧器２の目標内部
圧ＰｒとしてＰ_Ｈ（高圧）が設定される（ステップ１０
６）。

次に、圧力検出器３８の出力に基づいて高圧蓄圧器２の
内部圧Ｐ_１が検出され（ステップ１０７）、この内部圧
Ｐ_１と上記高圧蓄圧器２の目標圧力Ｐｒとの偏差ΔＰ＝
Ｐｒ−Ｐ_１が演算される（ステップ１０８）。そしてこ
の偏差に対応した信号がポンプ１の斜板１ａを制御する
信号として駆動回路３９に加えられ、この結果、上記偏
差信号が零となるようにポンプ１の斜板傾転角が制御さ
れる（ステップ１０９）。

つまり、エンジンが低速低負荷あるいは高速低負荷状態
である場合には、高圧蓄圧器２の内部圧Ｐ_１が第１の目
標圧力Ｐ_Ｌ（低圧）となるようポンプ１の斜板傾転角が
制御され、またエンジンが上記状態以外の状態にある場
合には、同蓄圧器２の内部圧Ｐ_１が第２の目標圧力Ｐ_Ｈ
（高圧）となるように高圧ポンプ１の斜板傾転角が制御
される。

前記したように、高圧蓄圧器１４の内部圧Ｐ_１が高いほ
ど燃料の噴射圧が高くなるので、上記実施例によれば、
エンジンが低速低負荷状態あるいは高速低負荷状態にな
るときに燃料の噴射圧が低く設定され、該エンジンが上
記状態以外の状態にある場合に噴射圧が高く設定される
ことになる。

なお、上記実施例では、制御の単純化を図るため低速低
負荷および高速低負荷状態であるか否かを第４図に示す
領域パターンで判断したが、もちろん第５図に示すよう
な領域パターンを設定することも可能である。また実施
例では圧力検出器３７の出力に基づいて負荷の大きさを
検出しているが、他の手段（例えばトルクセンサ）で負
荷の大きさを検出することも当然可能である。

さらに実施例では、可変容量型ポンプ１を使用して、そ
の斜板１ａを制御することによって高圧蓄圧器２の内部
圧力を目標圧にしているが、固定容量型ポンプを使用す
ることも可能である。この場合、この固定容量型ポンプ
を使用することも可能である。この場合、この固定容量
型ポンプと蓄圧器２との間に適宜な流量制御手段を介在
させ、該手段を第３図のステップ１０９で得られる信号
で制御することにより蓄圧器２の内部圧を目標圧にする
ことができる。

〔考案の効果〕

上記するように本考案によれば、エンジンが低速低負荷
または高速低負荷の状態の時に燃料の噴射圧を低下させ
ることが可能であるから、噴射圧を高く設定できるとい
うこの種の蓄圧式噴射装置の特徴を生かした状態で低速
低負荷時および高速低負荷時のエンジン騒音を著しく低
減することができる。また低温始動時の白煙の低減効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る燃料噴射装置の一実施例を示した
ブロック図、第２図は第１図に示したロータリバルブの
ロータリシャフトが回転した様子を示した図、第３図は
コントローラ内の処理手順の一例を示したフローチャー
ト、第４図および第５図は低速低負荷、高速低負荷状態
を判断するためのパターンの一例を示した図である。１…ポンプ、１ａ…斜板、２…高圧蓄圧器、３…ロータ
リバルブ、４…インジェクタ、１４…低圧蓄圧器、１７
…可変絞り、１８…コントローラ、３６…エンジン回転
数検出器、３７，３８…圧力検出器、４０…斜板駆動用
アクチュエータ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】増圧ピストンの上昇および下降によって燃
料の吸入および噴射を行なうインジェクタと、エンジンに同期して作動され、低圧蓄圧器の内部圧と高
圧蓄圧器の内部圧を上記ピストンに交互に作用させて該
ピストンを上昇および下降させるロータリバルブとを備
え、上記低圧蓄圧器の内部圧で噴射量を設定し、上記高圧蓄
圧器の内部圧で噴射圧を設定するように構成されたディ
ーゼルエンジンの噴射装置において、上記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、上記エンジンの負荷の大きさを検出する負荷検出手段
と、上記回転数検出手段と負荷検出手段の各出力に基づい
て、エンジンの低速低負荷状態および高速低負荷状態を
検出する状態検出手段と、該状態検出手段によって上記低速低負荷状態あるいは高
速低負荷状態が検出された際に上記高圧蓄圧器の内部圧
を低下させる圧力低下手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
噴射装置。